Differenza chiave: metilazione del DNA e dell'istone
La metilazione è un processo biologico mediante il quale un gruppo metilico (CH3) viene aggiunto a una molecola e modificato per potenziarne o reprimerne l'attività. Nel contesto della genetica, la metilazione può avvenire a due livelli: metilazione del DNA e metilazione dell'istone. Entrambi i processi influenzano direttamente il processo di trascrizione dei geni e controllano l'espressione dei geni. Nella metilazione del DNA, un gruppo metilico viene aggiunto alla citosina o all'adenina nucleotide della molecola del DNA, che modifica i due residui nucleotidici per reprimere la funzione della trascrizione genica e prevenire l'espressione dei geni. Nella metilazione dell'istone, un gruppo metilico viene aggiunto agli amminoacidi della proteina dell'istone. Questa è la differenza chiave tra la metilazione del DNA e dell'istone.
Cos'è la metilazione del DNA?
Il processo epigenetico mediante il quale i gruppi metilici vengono aggiunti a una molecola di DNA per controllare l'espressione dei geni è noto come metilazione del DNA. La metilazione del DNA non altera la sequenza del DNA ma influisce sull'attività del DNA. Questo processo è necessario per il normale sviluppo di un organismo ed è legato a molti importanti processi del corpo che includono la conservazione della stabilità cromosomica, lo sviluppo embrionale, la cancerogenesi, l'invecchiamento, l'inattivazione del cromosoma x e la repressione degli elementi trasponibili. Quando il processo di metilazione si verifica in una regione del promotore di un gene, è coinvolto nella repressione della trascrizione genica. Una molecola di DNA è costituita da una combinazione di quattro (04) nucleotidi: adenina, guanina, timina e citosina. Delle quattro basi del DNA, l'adenina e la citosina possono essere metilate. Durante la metilazione del DNA, un gruppo metilico viene aggiunto al 5esimo carbonio dell'anello della citosina per convertire la base della citosina in 5-metilcitosina. Questo processo di modifica dei residui di citosina è catalizzato da un enzima noto come DNA metiltransferasi. Una base di citosina modificata è presente accanto a una base di guanina. Pertanto, nella struttura a doppia elica del DNA, le basi di citosina modificate sono presenti diagonalmente tra loro su filamenti di DNA opposti.
Figura 01: metilazione del DNA
La metilazione dell'adenina è un processo che si trova in piante, batteri e mammiferi. La metilazione del DNA di piante e altri organismi si trova in tre diversi contesti di sequenza. Sono CG, CHH e CHG, dove H si riferisce ad adenina, timina o citosina.
Cos'è la metilazione degli istoni?
L'istone è una proteina che costituisce il nucleosoma, che è l'unità strutturale del cromosoma eucariotico. Il nucleosoma avvolge la doppia elica del DNA che si traduce nella formazione di cromosomi. La metilazione dell'istone è un processo che trasferisce i gruppi metilici agli amminoacidi della proteina dell'istone. Il DNA è avvolto attorno a due gruppi di proteine istoniche identiche denominate ottamero proteico. I quattro tipi di proteine istoniche (due copie ciascuna) coinvolte in questa formazione sono H2A, H2b, H3 e H4. Questi quattro tipi di proteine istoniche consistono in un'estensione della coda. Queste estensioni della coda agiscono come bersagli della modifica del nucleosoma mediante metilazione. L'attivazione e l'inattivazione del DNA dipendono molto dal residuo della coda che viene metilato e dalla sua capacità di metilazione.
Figura 02: metilazione dell'istone
La metilazione degli istoni influisce direttamente sulla trascrizione dei geni. Ha la capacità di aumentare o diminuire il processo, che dipende dal tipo di aminoacidi nella proteina istonica che deve essere metilata e dal numero di gruppi metilici attaccati. Il processo di trascrizione è migliorato a causa di alcune reazioni di metilazione che indeboliscono i legami presenti tra le code dell'istone e il DNA. Ciò si verifica a causa dell'abilitazione del processo di svolgimento del DNA dal nucleosoma che facilita l'interazione tra i fattori di trascrizione, le polimerasi e il DNA. Questo processo è un passaggio critico nella regolazione dell'espressione genica e si traduce nell'espressione di geni diversi da parte di cellule diverse. La metilazione delle proteine dell'istone si verifica sui residui della coda, più comunemente sui residui di lisina (K) delle code dell'istone di H3 e H4 e anche sull'arginina (R). Lisina e arginina sono aminoacidi. L'istone metiltransferasi è un enzima che viene utilizzato per trasferire i gruppi metilici alla lisina e all'arginina, i residui della coda delle proteine dell'istone H3 e H4.
Qual è la somiglianza tra il DNA e la metilazione degli istoni?
In entrambi i processi vengono aggiunti gruppi metilici
Qual è la differenza tra la metilazione del DNA e l'istone?
DNA vs metilazione degli istoni |
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| L'aggiunta di un gruppo metilico ai nucleotidi di citosina o adenina di una molecola di DNA è nota come metilazione del DNA. | Il trasferimento di gruppi metilici agli amminoacidi delle proteine dell'istone è noto come metilazione dell'istone. |
| Catalizzatore | |
| L'aggiunta del gruppo metilico al residuo di citosina è catalizzata dalla DNA metiltransferasi. | La reazione che trasferisce i gruppi metilici all'amminoacido della proteina istonica è catalizzata dall'istone metiltransferasi. |
| Funzione | |
| Se la metilazione del DNA si verifica nella regione del promotore di un gene, sopprime la trascrizione dei geni e impedisce l'espressione genica. | Se si verifica la metilazione dell'istone, questa promuove lo srotolamento del DNA dal nucleosoma avvolto e facilita l'interazione dei fattori di trascrizione e delle polimerasi con il DNA e migliora il processo di trascrizione genica. |
Riepilogo – metilazione del DNA contro gli istoni
La metilazione è un processo mediante il quale un gruppo metilico viene aggiunto a una molecola come il DNA o una proteina. Nel contesto della genetica, la metilazione del DNA e la metilazione dell'istone influenzano direttamente la regolazione della trascrizione di un gene e controllano l'espressione genica delle cellule. Le reazioni di metilazione del DNA e metilazione dell'istone sono catalizzate rispettivamente dal DNA e dall'istone metiltransferasi. Quando un gruppo metilico viene aggiunto al DNA, è noto come metilazione del DNA e quando un gruppo metilico viene aggiunto agli amminoacidi della proteina dell'istone, è noto come metilazione dell'istone. Questa è la differenza tra metilazione del DNA e dell'istone.
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